基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)方案

1、專業(yè).專注基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)一、項目可行性報告（一）立項的背景和意義我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，對繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民 生活水平、建設(shè)和諧的社會主義新農(nóng)村具有重要意義。國家中長期科學(xué)和技 術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 ）已明確將農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化”和 畜禽水 產(chǎn)健康養(yǎng)殖與疫病防控”納入優(yōu)先主題，因此，建設(shè)現(xiàn)代化的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、發(fā) 展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在國際市場競爭力，成為我國當(dāng)前和今后相當(dāng)一段時間內(nèi)水產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。結(jié)合浙江省的區(qū)位優(yōu)勢和 浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā) 展示范區(qū)規(guī)劃，發(fā)展現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，對浙江省建設(shè)海洋大省和海洋強(qiáng)省具 有重要意義。本項

2、目應(yīng)用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖特色，構(gòu)建一套水產(chǎn) 養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息感知一無線傳感網(wǎng)路和可視化監(jiān)控一智能化終端控制和預(yù)警 預(yù)報系統(tǒng)，實現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖，對構(gòu)建具有鮮明浙江特色 的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新格局，促進(jìn)我省社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要推動作用。統(tǒng)計顯示，到2010年，我省水產(chǎn)養(yǎng)殖面積穩(wěn)定在 480萬畝，產(chǎn)量達(dá)到 190萬噸，凈增20萬噸；產(chǎn)值（一產(chǎn)）達(dá)到350億元，新增130億；出口額 達(dá)到10億美元，新增6.5億美元。但隨著我省土地資源緊缺，水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘逐 步老化、病害多發(fā)、效益下降等突出問題，如何提高養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)、直接增 加了漁農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，實現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水

3、產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)成為我省 亟待解決的重大問題。傳統(tǒng)的粗放水產(chǎn)養(yǎng)殖方式，采用人工觀察，單純靠經(jīng)驗進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的方法，很容易在養(yǎng)殖過程中造成調(diào)控不及時，反饋較慢，出現(xiàn) 浮頭”和大面積死亡等慘象，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，上述方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn) 代水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化和智能化的發(fā)展要求?；谏鲜鰡栴}，本項目重點研究水產(chǎn) 養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可 視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶 解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）的實時控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，對 提高水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化生產(chǎn)和智能化監(jiān)控具有重要意義，符合我省生態(tài)、健康、循環(huán)、集約”水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)

4、展要求，對促進(jìn)我省漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)社會 主義新農(nóng)村建設(shè)，提高漁農(nóng)民生活水平具有重要意義。（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了部分探索和 應(yīng)用研究。Qi等（2011）利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立了水產(chǎn)養(yǎng)殖和銷售可 追溯系統(tǒng)。Yoneyama等（2009）建立了羅非魚膽固醇含量監(jiān)測的無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)了羅非魚膽固醇含量的在線快速監(jiān)測。Zhu等（2010）建立了 集約化養(yǎng)魚水質(zhì)遠(yuǎn)程無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)水質(zhì)含氧量的歷史數(shù) 據(jù)進(jìn)行預(yù)警預(yù)報，避免經(jīng)濟(jì)損失。L o peZ等 （2009）建立了工廠化養(yǎng)魚環(huán)境 pH，NH4+

5、和溫度的無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。Han等（2009）研發(fā)了一套水分 監(jiān)測及自動灌溉控制系統(tǒng)。陳娜娜等（2011 ）綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPRS通信技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了一個無線監(jiān)控系統(tǒng)。提出 了一種改進(jìn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，可降低路由消耗，提高可靠性。閆敏杰等（2010 ）設(shè)計了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的魚塘實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用無線傳感器節(jié)點測得監(jiān)測區(qū)域中的溫度和溶氧量，并通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò) 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)作出判斷同時發(fā)出報警信號并控制增氧 機(jī)的工作狀態(tài)。史兵等（2011）設(shè)計了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化水產(chǎn) 養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)，提高

6、了參數(shù)控制精度。李道亮和傅澤田設(shè)計了一種智能化 水產(chǎn)養(yǎng)殖信息系統(tǒng)。馬從國等（2007）研發(fā)了一套基于現(xiàn)場總線技術(shù)的水產(chǎn) 養(yǎng)殖過程智能監(jiān)控系統(tǒng)。李季冬和沈守平（1999）進(jìn)行了水產(chǎn)育苗溫室監(jiān)控 系統(tǒng)與計算機(jī)連接分析。祁昕等（2001）研發(fā)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)用溶解氧檢測 儀。馬祖長和孫怡寧（2003）研發(fā)了溫濕度檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。裘正軍等（2007）開展了基于模糊控制與虛擬儀器的灌溉決策系統(tǒng)研究。方旭杰等（2009）研制了基于ZigBee技術(shù)的無線智能灌溉系統(tǒng)。史兵等（2011）研發(fā) 了一種基于無線傳感網(wǎng)和可溯源技術(shù)相結(jié)合的智能系統(tǒng)在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的 應(yīng)用方案。系統(tǒng)利用無線射頻識別技術(shù)（RFID實

7、現(xiàn)了可溯源功能，利用無線傳感 網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集與傳輸，利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理分析，并 得到控制信號。通過試驗，溶解氧、溫度、酸堿度（pH）等水環(huán)境因子參數(shù)控制 范圍達(dá)到了設(shè)計要求，可溯源信息寫入與讀取正確，能夠滿足工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖智 能化的需要?？删吹龋?007）研制了一套將單片機(jī)、無線RF和GSM技術(shù)相結(jié) 合的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子無線監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠在線檢測溶解氧濃度、溫度 等主要環(huán)境參數(shù)，并能根據(jù)環(huán)境情況實施對增氧機(jī)的控制，業(yè)主可遠(yuǎn)程監(jiān)控或 者通過手機(jī)得到水質(zhì)狀況報告。顧群和陸春華（2004）進(jìn)行了計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究 。劉星橋等（2003）開展了水產(chǎn)養(yǎng)殖

8、多環(huán)境 因子控制系統(tǒng)的研究。劉星橋等（2006）研發(fā)了水產(chǎn)工廠化養(yǎng)殖智能監(jiān)控系 統(tǒng)。楊世鳳等（2010）研制了一套通過無線以太網(wǎng)（WIFI）連接，LabVIEW程 序控制，并通過GSM網(wǎng)絡(luò)使用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控池塘溶解氧的溶解氧無線監(jiān)測與控 制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在線檢測溶解氧、溫度等主要環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)環(huán)境情況 實施對增氧機(jī)的控制，業(yè)主可遠(yuǎn)程電腦監(jiān)控或者通過手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測魚塘水質(zhì)狀 況，并發(fā)送增氧命令，進(jìn)行遠(yuǎn)程手動啟停增氧機(jī)。在溶解氧超標(biāo)時，系統(tǒng)可以 自動啟停增氧機(jī)，并向用戶發(fā)送報告。上述應(yīng)用大都是集中于水產(chǎn)養(yǎng)殖單個指標(biāo)控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集 等研究和應(yīng)用，缺乏系統(tǒng)性和整體性，而且研發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)和控

9、制系統(tǒng)的精準(zhǔn) 化和智能化程度較低，缺乏系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)能力，推廣應(yīng)用性較差。2.發(fā)展趨勢現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展向著規(guī)?；⒏叨燃s化、高效生態(tài)安全的方向發(fā) 展，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式已無法滿足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展要求，因此結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子 （溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）的實時控制技術(shù)和 智能化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的智能化監(jiān)控，對發(fā)展高效、生態(tài)、安全的 現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，構(gòu)建具有鮮明浙江特色的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新格局，促進(jìn)我省社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要推動作用。參

10、考文獻(xiàn)Han, Y.J., Khalilia n. A., Owi no, T.O., Faraha ni, H.J. & Moore, S. Developme nt of Clems onvariable-rate lateral irrigati on system. Computers and Electr on ics in Agriculture,2009, 68(1), 108-113.L o pez M., Mart i nez S., G o mez J.M.,et al. Wireless monitoring of the pH, NH4+ andtemperat

11、ure in a fish farm. Procedia Chemistry, 2009, 1(1): 445-448.Qi L., Zhang j., Xu M., et al. Develop ing WSN-based traceability system for recirculati onaquaculture. Mathematical and Computer Modelling, 2011,53(11-12): 2162-2172.Yon eyama Y., Yon emori Y., Murata M., et al. Wireless biose nsor system

12、for real-timecholesterol monitoring in fish“ Nile tilapia” . Ta9h5a , 2009, 80(2): 909Zhu X., Li D., H D., et al. A remote wireless system for water quality on li ne mon itori ngin intensive fish culture. Computers and Electronics in Agriculture, 2010, 71: S3-S9.陳娜娜，周益明，徐海圣，等.基于ZigBee與GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境無線監(jiān)

13、控系統(tǒng)的設(shè)計 .傳感器與為系統(tǒng)，2011, 30(3): 108-110.方旭杰，周益明，程文亮，等.基于ZigBee技術(shù)的無線智能灌溉系統(tǒng)的研制.農(nóng)機(jī)化研究，2009(1) : 114 118.顧群，陸春華計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用儀表技術(shù)與傳感器，2004(10): 38 40.可敬,楊世鳳，侯海嶺.水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的無線監(jiān)控系統(tǒng).天津科技大學(xué)學(xué)報，2007, 22(4):56-59.李道亮，傅澤田。智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖信息系統(tǒng)的設(shè)計與初步實現(xiàn).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2000,16(4): 135 138.李季冬，沈守平.水產(chǎn)育苗溫室監(jiān)控系統(tǒng)與計算機(jī)連接的分析.上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報，1999(9):2

14、21 225.劉星橋，孫玉坤，趙德安水產(chǎn)工廠化養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)儀器儀表學(xué)報，2006, 27(5): 527 530.劉星橋，趙德安，全力，等.水產(chǎn)養(yǎng)殖多環(huán)境因子控制系統(tǒng)的研究農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003,19 (3): 205 208.馬從國，趙德安，秦云，等.基于現(xiàn)場總線技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖過程智能監(jiān)控系統(tǒng).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2007, 38(8) : 113 115.馬祖長，孫怡寧.研發(fā)了溫濕度檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò).傳感器技術(shù)，2003，22(12) : 57 59.祁昕，陳海東，劉燁.水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)用溶解氧檢測儀.傳感器技術(shù)，2001(11) : 55 56.裘正軍，童曉星，沈杰輝，等.基于模糊控制與虛擬

15、儀器的灌溉決策系統(tǒng)研究.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報.2007, 23(8) : 165 169.史兵，趙德，劉星橋，等.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011,27(9): 136-140.史兵，趙德安，劉星橋，等.可溯源與無線傳感網(wǎng)技術(shù)在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究.漁業(yè)現(xiàn)代化,2011,38(1): 24-28.閆敏杰，夏寧，侯春生，等.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的魚塘監(jiān)控系統(tǒng)中國農(nóng)學(xué)通報，2010,26(16): 388-392.楊世鳳，齊嘉琳，李洋，等.魚塘溶解氧無線監(jiān)測與控制系統(tǒng)研究.漁業(yè)現(xiàn)代化,2010, 37(6):11-14.(三) 項目主要研究開發(fā)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及主要創(chuàng)

16、新點1. 研究開發(fā)內(nèi)容(1 )研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測技術(shù)通過立體網(wǎng)格化方法測試水體在典型狀態(tài)下單點、面、層多方位監(jiān)測的水質(zhì)情況，用統(tǒng)計分析方法研究養(yǎng)殖水體綜合水質(zhì)指數(shù)變化梯度和分布規(guī)律，建立綜合水質(zhì)指數(shù)三維立體分布圖，并優(yōu)化選取具有代表性的養(yǎng)殖水體總體狀況的監(jiān) 測點。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧 化還原電位等）快速檢測技術(shù)，構(gòu)建關(guān)鍵因子數(shù)字化檢測模型，開發(fā)環(huán)境關(guān)鍵 因子的動態(tài)實時監(jiān)測設(shè)備。（2） 研究水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)分析ZigBee、CAN總線技術(shù)的分布式網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定 位、

17、應(yīng)用模式、組織方式、優(yōu)化布局方案、自組網(wǎng)和深度路由協(xié)議、低功耗節(jié) 能方式等技術(shù)，開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）信息的自供電、自組織無線傳感網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)。開發(fā)基于視頻技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子的可視化監(jiān)控技術(shù)和設(shè) 備，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的預(yù)警預(yù)報技 術(shù)，開發(fā)智能化監(jiān)測的預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。（3）研究開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子 （溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽 度和氧化還原電位等）的實時控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖的增 氧機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等控制終端的精準(zhǔn)控制技術(shù)和系統(tǒng)，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖 的智能化和精準(zhǔn)

18、化控制和作業(yè)。2. 技術(shù)關(guān)鍵（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息快速獲取技術(shù)，構(gòu)建水質(zhì)信息三維立體圖，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的動態(tài)實時監(jiān)測；（2）基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化、可視化監(jiān)控技術(shù)和預(yù)警預(yù)報 技術(shù)，實現(xiàn)水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的遠(yuǎn)程無線傳輸、可視化監(jiān)控和預(yù)警 預(yù)報；（3） 開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的精準(zhǔn)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，基 于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對增氧機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等終端進(jìn)行智能化精 準(zhǔn)控制和作業(yè)。3.創(chuàng)新點（1） 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備。通 過對水質(zhì)信息單點、面、層多方位監(jiān)測，建立水質(zhì)信息三維立體圖。研發(fā)環(huán)境 關(guān)鍵因子（溫

19、度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）動態(tài)監(jiān)測 技術(shù)和小型、低功耗、可無線傳輸?shù)膬x器，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息的動態(tài)實時監(jiān) 測。（2） 水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控和預(yù)警預(yù)報無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。確定適 于不同規(guī)模水產(chǎn)養(yǎng)殖的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式、組織方式、布局方案、自組網(wǎng)和深度路 由協(xié)議，建立水產(chǎn)養(yǎng)殖可視化監(jiān)控技術(shù)、設(shè)備和預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程可視 化監(jiān)控和預(yù)警預(yù)報。（3） 開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的精準(zhǔn)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng) ，基 于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的 24小時實時動態(tài)監(jiān) 控，對增氧機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等終端的全天候智能化控制作業(yè) 。（四）項目預(yù)期目標(biāo)（主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

20、、社會效益、技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景以及獲取自主知識產(chǎn)權(quán)的情況）1. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通過項目實施，可減少水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中人力、物力投入，通過信息監(jiān)控系 統(tǒng)和增氧機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等終端控制系統(tǒng)，結(jié)合預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，可極 大避免了因人為管理不當(dāng)造成的經(jīng)濟(jì)損失，從而實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化控制 和管理，綜合減少成本20%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。2. 社會效益本項目的實施，實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的智能化監(jiān)控、信息的遠(yuǎn)程無線傳輸、可視化監(jiān)控、預(yù)警預(yù)報和增氧機(jī)等終端的智能控 制，是水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營發(fā)展道路，對擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模，實 現(xiàn)智能化過程監(jiān)控和行業(yè)技術(shù)跨越具有促進(jìn)作用，對發(fā)

21、展浙江海洋經(jīng)濟(jì)，改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，改變農(nóng)業(yè)增長方式，增加農(nóng)民收入，發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生 態(tài)、安全的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。同時，項目的實施，提高了農(nóng)民的現(xiàn)代科技意識和技術(shù)應(yīng)用水平，具有良好的社會效益。3. 技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景水產(chǎn)養(yǎng)殖作為浙江省海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分 ，項目研發(fā) 的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備可廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn) ，減低人力、物力投入， 極力避免人為管理不當(dāng)造成的經(jīng)濟(jì)損失，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在浙江省海洋 經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景 。4. 獲取資助知識產(chǎn)權(quán)情況學(xué)習(xí)參考專業(yè).專注(1) 突破水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息綜合感知關(guān)鍵技術(shù)1項；(2)

22、 開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和終端智能控制系統(tǒng)1套;(3) 申請國家發(fā)明專利2-3項，實用新型專利2-3項；(4) 發(fā)表高水平SCI/EI論文3-5篇。(五) 項目實施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解1.實施方案項目以水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境信息感知一信息無線傳輸一智能化控制系統(tǒng)和 設(shè)備為主線，重點突破水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)三維立體分布規(guī)律和環(huán)境關(guān)鍵因子的動態(tài) 監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備，信息遠(yuǎn)程無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可視化監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警預(yù)報系 統(tǒng)，智能化增氧機(jī)、抽水機(jī)等終端控制系統(tǒng)，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化和可視化 監(jiān)控，節(jié)約勞動生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)民增收，對促進(jìn)浙江省海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè) 的飛速發(fā)展具有重要意義。根據(jù)項目研發(fā)

23、核心和重點，具體實施方案如下。(1) 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備。用網(wǎng)格化方法測試水體在典型狀態(tài)下各個斷面和各個層面的水質(zhì)情況，對單因子水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行合成，用統(tǒng)計分析方法研究養(yǎng)殖水體綜合水質(zhì)指數(shù)變化梯度和分 布規(guī)律，建立綜合水質(zhì)指數(shù)三維分布圖，并優(yōu)化分析從中選取可以代表養(yǎng)殖水 體總體狀況的監(jiān)測點。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子 (溫度、pH值、溶解氧、 氨氮、鹽度和氧化還原電位等)快速檢測技術(shù)，構(gòu)建關(guān)鍵因子數(shù)字化檢測模 型，開發(fā)環(huán)境關(guān)鍵因子的動態(tài)實時監(jiān)測設(shè)備。(2) 研究基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化、可視化監(jiān)控技術(shù)和預(yù)警 預(yù)報系統(tǒng)。研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定技術(shù)，從而優(yōu)

24、化信息采集節(jié)點的布. 學(xué)習(xí)參考 .專業(yè).專注局，在全面采集信息的同時，降低成本。根據(jù)實際應(yīng)用，選擇合適的應(yīng)用模 式，包括自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（WSN）模式、GSM信息傳輸模式、WSN和In ternet結(jié)合模式、WSN和作業(yè)控制終端模式等。根據(jù)節(jié)點數(shù)量，選 擇星型或網(wǎng)狀等組網(wǎng)方式，確定自組網(wǎng)和深度路由協(xié)議、低功耗節(jié)能方式等技 術(shù)。研究視頻數(shù)據(jù)解析、圖像解碼、在線顯示和識別方法，開發(fā)基于無線視頻 技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖信息可視化監(jiān)控技術(shù)和設(shè)備，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控。 研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的預(yù)警預(yù)報方法 ，建立智能化的環(huán)境關(guān)鍵因子預(yù)警 預(yù)報技術(shù)體系和預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。（3）開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因

25、子的精準(zhǔn)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng) ?；?于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲取的水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息，通過專家系統(tǒng)進(jìn) 行綜合評價和分析，結(jié)合預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子的 24小時 動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警，通過控制系統(tǒng)，根據(jù)精準(zhǔn)養(yǎng)殖需要，自動啟閉增氧機(jī)、抽水 泵、取樣電磁閥等終端設(shè)備，實現(xiàn)終端的全天候智能化控制，大大節(jié)約人力成 本，提高監(jiān)控的精準(zhǔn)化和智能化水平，滿足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖高效、安全、生態(tài)的 發(fā)展要求。2. 技術(shù)路線3. 組織方式與課題分解通過對項目團(tuán)隊成員專業(yè)方向的交叉和資源優(yōu)化整合 ，建立項目實施的分 工與合作機(jī)制，保證項目技術(shù)研究和設(shè)備系統(tǒng)開發(fā)協(xié)同前進(jìn)，確保項目的順利 實施。在項目的實施過程

26、中，通過目標(biāo)分解，保證項目階段性目標(biāo)的完成，同 時對后續(xù)任務(wù)進(jìn)行合理布局，實現(xiàn)項目總體的銜接。充分發(fā)揮每個項目成員的 優(yōu)勢和積極性，發(fā)揮團(tuán)隊的集體優(yōu)勢，保證項目的順利完成。以課題負(fù)責(zé)人為組織者和協(xié)調(diào)人，經(jīng)過充分協(xié)商和論證之后，針對項目研 究內(nèi)容和目標(biāo)，明確任務(wù)分工，將課題分解為三個任務(wù)小組，分別為水產(chǎn)養(yǎng)殖 水質(zhì)和環(huán)境信息感知技術(shù)和設(shè)備小組，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和可視化監(jiān)控系統(tǒng)小 組、水產(chǎn)養(yǎng)殖終端控制和預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)小組。各小組在確保核心研究內(nèi)容完成 的基礎(chǔ)上，與其他小組進(jìn)行合理銜接，使目標(biāo)任務(wù)組成有機(jī)整體，完成水產(chǎn)養(yǎng) 殖智能化監(jiān)控技術(shù)與裝備的研發(fā)。對擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模，實現(xiàn)智能化過程監(jiān)控和行 業(yè)技術(shù)跨越具有

27、促進(jìn)作用，對發(fā)展浙江海洋經(jīng)濟(jì)，改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，改變農(nóng)業(yè)增 長方式，提高了農(nóng)民的現(xiàn)代科技意識和技術(shù)應(yīng)用水平 ，具有良好的社會效益,在浙江省海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景。（六）計劃進(jìn)度安排2012.01-2012.06進(jìn)一步收集資料、查閱文獻(xiàn)，調(diào)研，優(yōu)化項目實施方案。研究用網(wǎng)格化方 法測試水體在典型狀態(tài)下各個斷面和各個層面的水質(zhì)情況；研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境 關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）快速檢測 技術(shù)。初步進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局設(shè)計 、節(jié)點組織方式等。論文 撰寫和專利申請。2012.07-2012.12開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶解

28、氧、氨氮、鹽度和氧化 還原電位等）快速檢測儀器和設(shè)備；研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境信息預(yù)警預(yù) 報技術(shù)；建立水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體布局；開發(fā)終端控制軟件系統(tǒng)。 論文撰寫和專利申請。2013.01-2013.06開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境因子信息可視化監(jiān)控技術(shù)；開發(fā)基于無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控軟件系統(tǒng)；開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。研發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖 增氧機(jī)、抽水機(jī)等終端的智能控制系統(tǒng)。論文撰寫和專利申請。2013.07-2013.12綜合優(yōu)化水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息監(jiān)控技術(shù)和裝備、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可視化監(jiān)控設(shè)備和預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化和可 視化監(jiān)控。進(jìn)行項目的應(yīng)用示范、周

29、邊輻射和綜合效益評價。論文撰寫和專利 申請；項目總結(jié)、鑒定。（七）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件1. 工作基礎(chǔ)項目申請團(tuán)隊依托所在單位重點建設(shè)的985工程”農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境科技創(chuàng)新平臺、數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化研究中心和農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程國家重點學(xué)科。項目申請團(tuán)隊依托的研究中心主持了多項數(shù)字農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的國家 十一五、十二五科技支撐計劃項目和 863計劃項目，還主持了多余項農(nóng)業(yè)物聯(lián) 網(wǎng)技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究相關(guān)的國家自然基金項目、省基金重點項目、省重大攻關(guān)項目等省部級重點科研項目，研發(fā)了多個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知與智能監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)表論文380余篇，SCI收錄130余篇、EI 核心庫收錄

30、200余篇。出版著作和教材10多本，主編國家十五、十一五規(guī)劃 教材各1本。獲專利24項、軟件著作權(quán)12項，獲國家星火獎三等獎1項，浙 江省科技進(jìn)步一等獎1項、二等獎8項、三等獎4項、國家教學(xué)成果一等獎1 項、省教學(xué)成果獎一等獎1項、二等獎2項。為本項目順利開展和示范應(yīng)用提 供了良好的硬件和軟件支撐。依托所在單位強(qiáng)大的工科和農(nóng)科優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)物 聯(lián)網(wǎng)的傳感儀器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面均取得了較多的成 果，并已經(jīng)將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)村推廣和應(yīng)用 。項目申請團(tuán)隊長期從事農(nóng)業(yè)信息實時采集檢測技術(shù)和儀器、無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)和智能化終端控制技術(shù)和裝備等方面的研究，曾連續(xù)多次獲得國家級有 關(guān)信

31、息采集、無線傳輸與智能控制領(lǐng)域的項目資助，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝備研發(fā)，信息感知技術(shù)、遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和預(yù)警預(yù)報技術(shù)等方面具有豐富 的知識和經(jīng)驗，承擔(dān)了多項農(nóng)業(yè)信息快速感知與智能控制物聯(lián)網(wǎng)裝備與系統(tǒng)研 發(fā)的重大課題和關(guān)鍵技術(shù)研究，奠定了本項目的實施的技術(shù)基礎(chǔ)。獲得了農(nóng) 業(yè)生命信息感知技術(shù)與裝備”863計劃，編號：2011AA100705），數(shù)字農(nóng)業(yè)信息快速獲取技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用”農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金項目，編號：2009GB23600517）等多項研究項目，在相關(guān)研究領(lǐng)域取得了豐碩的研究 成果，可保證項目的順利實施。項目申請團(tuán)隊將充分利用多學(xué)科交叉的優(yōu)勢，匯集了水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物系統(tǒng)工程、計算

32、機(jī)技術(shù)、自動化控制等方面的優(yōu)秀人才，具備本項目所需的研究知 識和技術(shù)支撐條件，在已具備與本課題密切相關(guān)的大量研究積累的基礎(chǔ)上，確 保項目的順利完成。近幾年發(fā)表與本項目相關(guān)的部分專利、論文如下：1 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點準(zhǔn)確定位與跟蹤方法發(fā)明專利，專利號：ZL200910095320.92 用光譜技術(shù)測定富營養(yǎng)化水體特征參量的方法.發(fā)明專利，專利號：200810059485.63 果園生態(tài)環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng).發(fā)明專利，專利號：200810121610.14 基于多光譜圖像處理的水稻稻葉瘟病檢測分級方法.發(fā)明專利，ZL200910097341.4一種水稻冠層葉瘟病快速診斷系統(tǒng)與方法發(fā)明專利

33、，ZL200910154289.1一種植物營養(yǎng)含量檢測光譜儀的校正方法發(fā)明專利，ZL201010115010.17 用光譜技術(shù)測定污水化學(xué)需氧量的系統(tǒng)實用新型專利，專利號：ZL200520134361.18 果園環(huán)境和土壤信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng).實用新型專利，專利號:ZL200820162577.29 用于果園環(huán)境和土壤信息智能傳感與無線傳輸控制器.實用新型專利，專利號：ZL200820162576.810 一種液體樣本特征光譜采集裝置實用新型專利，專利號：ZL200920200567.811 一種光程可調(diào)式潤滑油透射光譜快速采集裝置實用新型專利，專利號：ZL200920198315.61

34、2 Rapid discrim in ati onof fish feeds brands based on visible and short-wavenear-in frared spectroscopy. Food and Bioprocess Tech no logy, 2011,4(4), 597-602.(SCI)13 Applicati on of visible and n ear in frared spectroscopy for rapid and non-i nvasivequa ntificatio nof com mon adultera ntsin Spiruli

35、 na powder.Jour nal of FoodEngin eeri ng, 2011, 102: 278-286. (SCI)14 Appl ying n ear near-in frared spectroscopy and chemometrics to determ ine totalamino acids in herbicide-stressed oilseed rape leaves. Food and Bioprocess Techno logy, 2010, 4(7): 1314-1321. (SCI)15 Determ in ati on of acetolactat

36、e syn thase activity and prote in content of oilseedrape (Brassica n apus L.) leaves using visible/near-in frared spectroscopy. An alyticaChimica Acta 2008, 629, (1-2), 56-65. (SCI)16 Study on mid-i nfrared tran smitta nee spectroscopy for fast measureme nt of crudefat content in fish feeds based on

37、 BPNN and LS-SVM. Key Engineering Materials,2011,460-461,816-820. (EI)17 Fast Detectionof Crude ProteinContent in Fish Feeds Based on InfraredTran smissi onSpectroscopy andChemometrics.Proceedi ngof17th WorldCon gress oftheIntern ati onalCommissi onofAgriculturalandBiosystemsEngin eeri ng (CIGR), Qu

38、ebec, Can ada, 2010.18 Evaluati on of Fish Fresh ness by Visible and Short-Wave NearIn fraredHyperspectralImagingTechnique.Proceeding of 4th Asian Conference onPrecision Agriculture (ACPA), Hokkaido, Japan, 2011.19 Determ in ati on of effective wavele ngths for discrim in ati on of fruit vin egars u

39、singn ear in frared spectroscopy and multivariate an alysis. An alytica Chimica Acta, 2008,615(1): 10-17. (SCI)20 A Pocket PC based field informationfast collectionsystem. Computers andElectro nics in Agriculture 2008, 61, (2), 254-260. (SCI)2. 現(xiàn)有條件項目申請團(tuán)隊所在學(xué)科是國家重點學(xué)科，擁有農(nóng)業(yè)部和浙江省重點實驗 室，在教學(xué)科研基礎(chǔ)條件、學(xué)術(shù)研究水平、

40、新技術(shù)研究應(yīng)用等方面為本項目創(chuàng) 造了較好的條件。所在單位重點建設(shè)的多學(xué)科交叉創(chuàng)新平臺和多個相關(guān)重點建 設(shè)實驗室，具備了良好的實驗條件和國內(nèi)領(lǐng)先的實驗設(shè)備。項目申請團(tuán)隊將充分利用多學(xué)科交叉的優(yōu)勢，匯集了水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物系統(tǒng)工程、計算機(jī)技術(shù)、自 動化控制等方面的優(yōu)秀人才，具備本項目所需的研究知識和技術(shù)支撐條件。在 技術(shù)方法上，申請人在光譜技術(shù)、成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)等數(shù)據(jù)處理方面有 豐富的經(jīng)驗，研究開發(fā)及引入了一些先進(jìn)的算法，如偏最小二乘法、多元線性 回歸、聚類分析及判別分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、決策樹等建模方法，遺 傳算法、小波分析、主成分分析、獨立組分分析、正交信號處理、連續(xù)投影算 法、回歸系

41、數(shù)、退火算法、無信息變量去除等特征向量的提取方法，為本項目 的技術(shù)研究打下了基礎(chǔ)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式，節(jié)點定位技術(shù)，節(jié)能 模式，視頻處理，專家系統(tǒng)等方面具有良好的經(jīng)驗積累，具備本項目順利實施 所需要的各項實驗條件。主要相關(guān)儀器設(shè)備如下：芬蘭Specimen公司的ImSpector V10E高光譜攝像機(jī)；芬蘭Specimen公司的ImSpector N17E高光 譜攝像機(jī)；美國Duncan公司的MS3100的多光譜攝像機(jī)；美國Analytical Spectral Devices公司的Fieldspec handheld 光譜分析儀；Nexus系列智能傅 立葉紅外光譜儀 Nexus870

42、 ；日本JASCO公司光譜儀FTIR Spectrometer ；美 國海洋光學(xué)公司 (Ocean Optics)USB4000 Miniature Fiber Optic 光譜儀；美 國 Analytical Spectral Devices 公司的 FieldSpec FR 2500 光譜儀；FT-IR 102F 便攜式傅利葉變換熱紅外光譜儀；WATERS公司W(wǎng)ATERS-2695高效液相色譜 儀；日本SHIMADZU公司LC-20AT高效液相色譜儀；德國ELEMENTER燃燒 法快速定氮儀 Rapid N Cube ； Minolta Camera 公司的葉綠素計 SPAD 502； 美國Cropsca n多光譜輻 射計；UV2800紫外可見分光光度計；FossNIRSystems 5000光譜儀；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備，可視化視頻監(jiān)控技術(shù)與 設(shè)備等。上述技術(shù)基礎(chǔ)、儀器和設(shè)備可確保項目的順利實施。學(xué)習(xí)參考二、經(jīng)費概算（一）經(jīng)費概算列表省級科技計劃